1 我國危化品氣瓶管理存在的主要問題 
近年來，盛裝易燃易爆有毒化學危險品氣瓶（以下簡稱“危化品氣瓶”）泄漏和爆炸事故頻發(fā)。2004年,河北省保定市發(fā)生“7.17”氧氣瓶連環(huán)爆炸事故，2005年,云南省曲靖市發(fā)生“4.26”液氯氣瓶泄漏事故，2006年,河南省項城市發(fā)生煤氣罐爆炸事故……，這些事故均造成較多人員傷亡和較大社會影響。為切實加強危化品氣瓶的安全管理，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫總局鼓勵各省市、自治區(qū)采用先進的自動識別技術(shù)對危化品氣瓶進行安全管理，實施動態(tài)監(jiān)控。 
目前我國危化品氣瓶管理主要存在以下問題： 
（1）各充氣站串瓶充氣現(xiàn)象嚴重，一旦發(fā)生事故，難以排查安全責任。 
在氣瓶充裝環(huán)節(jié)，一些氣瓶充裝單位擅自充裝非本單位產(chǎn)權(quán)氣瓶，而且時有違章操作，造成氣瓶過量充裝或錯裝，導致氣瓶事故大量發(fā)生。由于氣瓶充裝不當造成的事故已經(jīng)占氣瓶事故總數(shù)的60％以上。 
（2）報廢氣瓶超期使用。 
因為氣瓶有一定的使用年限，所以過了使用年限后，國家會將其回收處理。但是，現(xiàn)在許多不法銷售商為了牟取私利而將過期的氣瓶重新油漆并噴上號碼后繼續(xù)使用，消費者買了這種氣瓶后,就像在家里裝了個不定時炸彈，許多氣瓶爆炸事故就是由此引發(fā)的。 
（3）政府監(jiān)管部門對氣瓶充裝、流通等各環(huán)節(jié)缺少現(xiàn)代化的實時監(jiān)控手段。 
相關部門對危化品氣瓶的管理主要靠抽查和企業(yè)自查，通常行政手段較硬，但技術(shù)手段卻比較軟。表現(xiàn)在一方面對危化品氣瓶的生產(chǎn)、銷售、使用有一套嚴格的國家標準，政府每年都要出臺相關的安全管理法規(guī)和規(guī)范；另一方面，由于缺少可靠的技術(shù)手段，許多危化品氣瓶仍停留在原始、靜態(tài)的管理上，安全隱患難以消除，許多行政管理措施因此無法真正得到落實。 
因此迫切需要采用一種切實可行的先進技術(shù)，以加強危化品氣瓶的政府安全監(jiān)察，落實氣瓶建檔、定點充裝、定期檢驗等政策，建立一個可視化的動態(tài)氣瓶安全管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的打鋼印、條碼等技術(shù)手段都有一定的局限性，在氣瓶使用環(huán)境比較惡劣的情 

況下，難以滿足安全管理的要求。通過研制“基于RFID技術(shù)的危化品氣瓶管理系統(tǒng)”，可以有效解決上述問題，不僅能夠?qū)ξ；窔馄康摹岸重溩印睅須缧源驌簦疫€可有效避免過期氣瓶潛在的危險。 

2 RFID系統(tǒng)設計 
射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是自動識別技術(shù)的一種高級形式。2004年初，美國有線新聞網(wǎng)公布了對人類生活產(chǎn)生巨大影響的10項技術(shù)，其中，RFID名列第三。 
2.1射頻識別技術(shù)的工作原理 
所謂RFID技術(shù)，就是利用無線電波來進行通信的一種自動識別技術(shù)。其基本原理是通過閱讀器和黏附在被識別物體上的電子標簽之間的電磁耦合或電感耦合來進行數(shù)據(jù)通信，以達到對標簽物品的自動識別。有資料[1]認為，如果說條碼識別是自動識別技術(shù)的始祖，RFID則是自動識別技術(shù)的終極。 
射頻識別系統(tǒng)的基本模型如圖1所示，系統(tǒng)一般由兩個部分組成，即電子標簽（Tag）和閱讀器（Reader）。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種： 
（1）電感耦合 變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律。 
（2）電磁反向散射耦合 雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁 

波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播定律。 
2.2 反向散射調(diào)制的能量傳遞 
由圖1可以看出，在射頻識別系統(tǒng)的工作過程中，始終以能量為基礎，通過一定的時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。基于傳輸距離及防碰撞算法的考慮，本系統(tǒng)采用反向散射調(diào)制，利用電磁波反射完成從電子標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸，頻率采用915MHz。下面討論閱讀器到電子標簽的能量傳輸： 
在距離閱讀器為R的電子標簽處的功率密度為： 

(1)式中：S為為距閱讀器R處的電子標簽處的功率密度， 
kW/m2;PTX為讀寫器的發(fā)射功率，kW;GTX為發(fā)射天線的增益，dbd;R是標簽與讀寫器之間的距離，m;EIRP為天線有效輻射功率，是指讀寫器發(fā)射功率和天線增益的乘積，KW. 
在電子標簽和發(fā)射天線最佳對準和正確極化時，電子標簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度S成正比可表示為： 

無源射頻識別系統(tǒng)的電子標簽通過電磁場供電，標簽功耗越大，讀寫距離越短，性能越差。通過分析式（4），可以看出無源射頻識別系統(tǒng)的識別距離R主要決定于射頻工作波長、天線增益及發(fā)射功率等因素。本系統(tǒng)采用低功耗IC設計技術(shù)使電子標簽本身的功耗降低。通過設計改進，本系統(tǒng)所采用的低功耗電子標簽工作電壓在1.2V左右，標簽本身的功耗可以降至50甚至5.這樣，本系統(tǒng)采用的UHF無源電子標簽的識別距離在無線電發(fā)射功率限制下，可以達到10m以上的識別距離。 

3 危化品氣瓶可視化管理系統(tǒng)軟件設計 
本文通過對每個危化品氣瓶安裝射頻識別電子標簽，并對其進行編號和注冊登記，賦予每個危化品氣瓶唯一的身份識別碼，充裝單位對本單位所有氣瓶建立電腦履歷檔案，氣瓶監(jiān)察部門建立轄區(qū)范圍內(nèi)所有氣體經(jīng)營單位和氣瓶信息的數(shù)據(jù)庫，充裝單位將氣瓶履歷檔案信息和充裝記錄信息，檢驗單位將氣瓶定期檢驗信息通過網(wǎng)絡上傳到安全監(jiān)察部門的氣瓶信息綜合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了氣瓶充裝單位、氣瓶檢驗單位和氣瓶安全監(jiān)察部門之間的氣瓶管理信息資源的共享，實現(xiàn)了氣瓶充裝使用、定期檢驗和安全監(jiān)察管理的全程信息化控制與管理。 
本軟件系統(tǒng)由以下三個子系統(tǒng)組成： 
3.1 氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng) 
氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，其主要功能包括： 
（1）在相關的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門建立包括所有氣瓶履歷檔案、氣瓶充裝記錄和定期檢驗數(shù)據(jù)信息的氣瓶綜合信息數(shù)據(jù)庫。 
（2）接收氣瓶充裝單位的氣瓶履歷檔案、新增氣瓶、充裝記錄、送檢氣瓶、報廢氣瓶、托管氣瓶數(shù)據(jù)信息。 


（3）接收氣瓶檢驗單位的檢驗、接收、檢返、在檢、報廢氣瓶數(shù)據(jù)信息。 
（4）普通用戶可以通過上網(wǎng)查詢，了解自己所用的每個具體氣瓶的充裝單位、檢驗單位等相關信息，還可進一步掌握自己所用氣瓶的安全狀態(tài)信息。這樣就使得氣瓶用戶具有了氣瓶安全信息的知情權(quán)。 
（5）安全監(jiān)察部門可以掌握充裝單位、檢驗單位的實時動態(tài)數(shù)據(jù)信息，可以分析判斷所轄區(qū)域及所管轄單位的氣瓶安全工作的實際情況，對充裝單位的安全狀況、對檢驗單位的檢驗質(zhì)量作出評估，發(fā)現(xiàn)安全隱患可以及時制止。 
3.2氣瓶充裝信息子系統(tǒng) 
該系統(tǒng)建立了充裝單位內(nèi)部的氣瓶檔案履歷信息數(shù)據(jù)庫，由于采用了電子標簽為每個氣瓶進行注冊登記編號，在現(xiàn)場操作時只要使用手持式閱讀器就可以非常方便地對氣瓶進行自動識別和登記。由于手持式閱讀器內(nèi)部已經(jīng)預置有各個氣瓶的相關特征信息，在現(xiàn)場操作的各相關環(huán)節(jié)，手持式閱讀器均會自動對相關信息進行處理、分析和判斷，對操作人員進行異常信息的提示或報警，防止了人工操作判斷和記錄極易發(fā)生的差錯，減輕了操作人員的工作難度和工作量，實現(xiàn)了氣瓶安全管理的自動化和信息化。 
該系統(tǒng)建立后，可以實現(xiàn)的主要功能有： 
（1）實現(xiàn)了氣瓶履歷檔案的電腦化，檔案信息的錄入界面友好，檔案錄入方便、快捷、準確。大大減輕了檔案錄入工作的難度和工作量，提高了工作效率和質(zhì)量。 
（2）用戶可以依據(jù)需要，隨時對氣瓶履歷檔案信息進行查詢、匯總和分析判斷。使得氣瓶檔案信息在安全管理和生產(chǎn)實踐中真正發(fā)揮應有的作用。 
（3）能有效地進行氣瓶充裝作業(yè)的過程控制，對異常情況由操作人員使用的手持式閱讀器自動給予提示和報警，可以及時、有效地發(fā)現(xiàn)過期報廢瓶和檢驗超期瓶，避免了人工操作極易發(fā)生的判斷失誤，可以有效地減少或避免事故的發(fā)生。 
（4）無需人工進行操作登記，由手持式閱讀器和電腦程序自動完成所有的操作記錄，可以事后追溯并查詢到任何一個氣瓶的流轉(zhuǎn)歷史，以及當前狀態(tài)下任何一個操作人員的操作情況，便于操作質(zhì)量的分析與控制，事故原因及事故責任的分析與認定。 
（5）可以及時將相關信息準確上報給氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng)，為安全監(jiān)察部門的安全監(jiān)察工作提供了可靠的技術(shù)支撐手段。 
3.3氣瓶檢驗信息子系統(tǒng) 
將氣瓶檢驗的相關信息采用計算機輔助技術(shù)進行錄入、計算和管理，包括如下內(nèi)容： 
（1）檢驗記錄錄入。將現(xiàn)場的檢驗數(shù)據(jù)信息錄入計算機，錄入界面友好，錄入方便、快捷、準確。大大減輕了錄入工作的難度和工作量，提高了工作效率和質(zhì)量。 
（2）檢驗數(shù)據(jù)的自動計算。現(xiàn)場的檢驗數(shù)據(jù)可以由電腦程序進行自動計算，并自動得出氣瓶的檢驗結(jié)論，自動生成氣瓶的檢驗報告，減少了人工計算極易發(fā)生的差錯，提高了氣瓶的檢驗工作效率和質(zhì)量。 
（3）檢驗信息上報。氣瓶檢驗信息全部可以上報給氣瓶安全監(jiān)察部門的氣瓶信息數(shù)據(jù)庫。 
由以上分析可知，本系統(tǒng)模型如圖2所示： 

4 結(jié) 語 
本文設計的基于RFID技術(shù)的危化品氣瓶可視化管理系統(tǒng)可極大改善目前我國危化品氣瓶管理的現(xiàn)狀，在當前安全生產(chǎn)形勢嚴峻的情況下，可有效增強政府相關職能部門的監(jiān)察能力。而且，只需對電子標簽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理軟件的相關部分稍作修改，本系統(tǒng)就可以應用于其它可視化管理系統(tǒng)。